Bahan yang digunakan untuk penelitan ini adalah Ga
2
O
3
:Mn dengan kandungan Mn sebesar 2 dan 5 sebagai target, substrat Si 100 sebagai
tempat tumbuhnya film tipis, gas argon sebagai gas pensputter, pencuci substrat aseton, metanol, DI water dan larutan HF, dan pasta perak untuk merekatkan
substrat pada anoda dalam dc magnetron sputtering.
Pressure gauge
3.3 Prosedur Penelitian
3.3.1 Pembuatan Target Ga
2
O
3
doping Mn Ga
2
O
3
:Mn
Pembuatan target berupa pellet Ga
2
O
3
:Mn dibuat dari pencampuran serbuk Ga
2
O
3
dengan kemurnian 99,99 dan serbuk Mn dengan kandungan Mn dalam Ga
2
O
3
:Mn sebesar 2 dan 5. Massa total campuran Ga
2
O
3
:Mn adalah 10 gram. Mekanisme pembuatannya meliputi: penggerusan selama ± 2 jam,
Pompa k
Pompa
Magnet target
Heater Shutter
Substrat
Catu daya plasma
O
2
Ar Catu Daya
Heater Panel
tekanan Panel
temperatur
Gambar 3.1 Sistem reaktor dc magnetron spputering
pemadatan atau pengepresan dengan sistem pompa hidrolik menjadi pelet dengan diameter 2,5 cm, kemudian pelet disintering pada suhu 900
o
C selama tiga jam dan didinginkan. Pelet Ga
2
O
3
:Mn dapat digunakan sebagai target dalam penumbuhan film tipis.
3.3.2 Preparasi Substrat
Substrat dibutuhkan sebagai tempat untuk penumbuhan film tipis. Substrat harus memiliki parameter kisi dan koefisien termal yang hampir sama dengan
material yang digunakan sebagai penumbuhan film tipis. Pada penumbuhan film tipis Ga
2
O
3
:Mn substrat yang digunakan adalah Si 100. Substrat Si dipotong dengan ukuran kurang lebih 1x1 cm
2
. Setelah itu substrat dicuci dengan aseton dan metanol untuk menghilangkan kotoran minyak dan lemak yang menempel
pada permukaan substrat masing-masing selama sepuluh menit dan lima menit dalam ultrosonik bath. Kemudian dibilas dengan DI De ionized water dan
dicelup dengan larutan HF 10 untuk menghilangkan oksida-oksida yang masih menempel pada substrat. Selanjutnya dibilas lagi dengan DI water. Terakhir,
substrat dikeringkan dengan menyemprotkan gas nitrogen ke seluruh permukaan substrat.
3.3.3 Deposisi Film Tipis Ga
2
O
3
doping Mn
Penumbuhan film tipis Ga
2
O
3
:Mn dilakukan dengan menggunakan metode dc magnetron sputtering di laboratorium Fisika Material FMIPA Unnes. Adapun
langkah-langkah penumbuhannya diuraikan sebagai berikut: a.
Target Ga
2
O
3
:Mn dipasang pada katoda dan substrat Si 100 dipasang pada anoda dengan perekat pasta perak,
b. Substrat dipanaskan pada temperatur sampai 100
o
C dengan menghidupkan catu daya heater untuk mengeringkan pasta perak. Kemudian dimasukkan ke
dalam chamber dengan memasang tutup reaktor dan reaktor ditutup, c.
Chamber divakumkan sampai tekanan 0-5 mTorr dengan menghidupkan pompa pemvakum serta menghidupkan sistem pendingian menghidupkan
pompa air, d.
Temperatur chamber dinaikkan sampai 600
o
C dengan menghidupkan catu daya heater pada
e. Tegangan 20 volt dan mengatur panel kontrol temperatur,
f. Gas sputtering argon dialirkan dalam chamber dengan membuka kran
saluran gas besarnya tekanan sesuai dengan yang diinginkan sebagai parameter deposisi. Dalam penelitian ini tekanan gas argon yang digunakan
divariasi mulai 550 mTorr, 600 mTorr, dan 650 mTorr, g.
Plasma dibangkitkan dengan menghidupkan catu daya tegangan tinggi dc sampai tegangan volt dan arus Ampere mencapai nilai yang sesuai sesuai
daya yang diinginkan, penelitian ini menggunakan daya ± 35 watt, kemudian shutter dibuka ketika plasma sudah stabil dan proses penumbuhan dimulai,
h. Shutter ditutup setelah waktu penumbuhan mencapai 3 jam kemudian plasma
dimatikan dengan menurunkan tegangan catu daya plasma hingga 0 volt kemudian dimatikan dan kran saluran gas Ar,
i. Temperatur chamber diturunkan dengan menurunkan catu daya heater hingga
mencapai 0 volt kemudian dimatikan dan mengatur penurunan temperatur sampai 30
o
C,
j. Pompa pemvakum, sistem pendingin, panel tekanan dan panel kontrol
temperatur dimatikan setelah temperatur chamber mencapai 30
o
C dan, k.
Tutup reaktor dibuka dengan membuka kran aliran udara masuk, kemudian substrat sampel diambil.
3.4 Karakterisasi Film Tipis Ga
